天气研究计划（2013-2020年）

为统筹组织实施各类气象科技项目，驱动现代天气业务科学发展，根据《国

务院关于加快气象事业发展的若干意见》（国发〔 2006〕 3 号）、《关于进一步加

强气象灾害防御工作的意见》（国办发〔 2007〕 49 号）和《中国气象局关于发展

现代气象业务的意见》（气发〔 2007〕 477 号）有关要求，以及落实《气象科学

和技术发展规划（ 2006—2020 年）》（气发〔 2006〕 352 号）、《国家气象科技创新

体系建设意见》（气发〔 2007〕 385 号）和《中国气象局关于科技创新驱动现代

气象业务发展的意见》（气发〔 2012〕 111 号）精神，以《天气研究计划（ 2009

—2014 年）》（气发〔 2010〕 74 号）、《现代天气业务发展指导意见》（气发〔 2010〕

1 号）、《数值天气预报发展规划（ 2011—2015）》（气发〔 2010〕 175 号）为基础，

结合天气研究领域国际科技发展趋势、我国天气业务现状和发展需求，紧密围绕

2020 年中国气象现代化战略目标，修订并形成《天气研究计划（ 2013—2020 年）》。

《天气研究计划（ 2013—2020 年）》的战略重点：一是加深对台风、暴雨、

强对流等重大灾害性天气发生发展规律和机理的认识，通过科学试验和理论研究

成果，进一步夯实驱动现代天气业务发展的科学基础；二是在成熟和比较成熟的

科学原理基础上，发展先进的、以数值预报技术为重点的客观天气预报技术方法，

通过研究证实和技术研发形成有应用前景或可直接应用的技术成果，推动现代天

气业务技术持续进步。

围绕上述战略重点，《天气研究计划（ 2013—2020 年）》确定四条主线：（ 1）

重大灾害性天气发生发展的多尺度规律和演变机理以及 0—30 天无缝隙预报方

法研究；（ 2）以 GRAPES 全球数值预报系统为重点的数值预报关键技术和系列业

务系统研发；（ 3）卫星、雷达等遥感资料在天气业务中的综合和定量应用技术开

发；（ 4） 0—10 天精细化气象要素客观预报技术方法的发展。

在该计划的重大专项中，有些应用基础方面的研究，需要相关外场观测试验

的支持，以认识多尺度地形尤其是青藏高原的热力动力强迫过程和陆气交换与相

互作用对暴雨的影响、海气交换与相互作用对台风的影响、暴雨强对流发展中云

内部结构的演变过程和机理、城市群陆气相互作用的机制等，同时支持我国数值

预报模式中云和降水、边界层、陆面物理过程等方案的改进与发展。3

另外，空间天气作为一个特殊的重点领域，也在《天气研究计划（ 2013—2020

年）》中予以列出。空间天气领域的研究重点为：（ 1）深化数据综合应用并加强

模式研发；（ 2）发展先进的定量分析和预报技术；（ 3）加强灾害性空间天气过程

机理和日地关系对天气气候影响研究；以及（ 4）开展主要空间天气效应分级定

量描述指数与预警技术研发。

该研究计划由引言、总体目标、重大专项、重点领域和基础支撑平台五部分

构成（总体框架如下图所示）。其中，重大专项含 6 项主攻方向，重点领域含 9

个主要领域、 51 项优先主题和 9 项区域特色，基础支撑平台含 5 项主题。

《天气研究计划（ 2013—2020 年）》总体框架图4

二、总体目标

以提高台风、暴雨、强对流等重大灾害性天气预报预警能力为核心、充分利

用和挖掘多源观测资料及集合数值预报资料，通过对制约现代天气业务发展的天

气领域重大应用基础性问题深入研究，力争在灾害性、极端性天气发生的多尺度

规律和机理方面有新认识；通过对制约现代天气业务发展的关键技术问题分层次

攻关，在重大灾害性/转折性/极端性天气的精细化预报技术方面上新台阶，在延

伸期预报技术上取得重要进步。主要表现在：以 GRAPES-GFS 为核心的数值预报

业务技术体系完全形成；登陆台风精确定位和风雨精细预报技术明显进步；对复

杂地形区的暴雨发生发展规律的认识和精细预报技巧明显提高；分类的强对流天

气客观识别与分析技术基本建立、预报预警准确率进一步提升；两周内灾害性/

转折性/极端性天气过程的预报技术能力增强。具体指标如下：

至 2020 年， GRAPES 全球模式可用预报时效达 8 天；多源资料能够快速融合

成每小时更新的 1—3 千米分辨率的三维格点分析资料； 24 小时台风路径客观预

报误差稳定小于 90 千米，台风强度客观预报误差 5—6 米/秒； 24 小时内分时段

（ 6 小时）定量降水预报技巧与 2010 年 24 小时降水预报技巧相当，暴雨预报技

巧在 2010 年基础上提高 15%左右；强对流天气分类（强降水、雷电、雷暴大风

等）客观临近预报技巧高于持续性外推预报技巧；灾害性天气过程预报时效延长

至两周。5

三、重大专项

（一）重大科技应用研发

主攻方向 1：高分辨率 GRAPES 全球同化与数值模式关键技术研发

需求分析与重大科技问题:（ 1）需求分析：数值预报是提高预报准确率和精

细化程度的根本技术方法，也是衡量一个国家气象现代化程度的重要指标。新世

纪以来，我国自主研发全球区域一体化数值预报模式系统 GRAPES 取得了良好进

展，已形成 50 千米分辨率全球模式准业务系统和 15 千米分辨率区域模式业务系

统，并开始在预报服务实践中发挥其技术支撑作用。然而，随着我国经济社会的

发展和防灾减灾工作的不断深化，精细化和多元性气象服务需求对数值预报准确

率和精细化程度提出新的更高要求；同时发达国家在遥感资料同化和精细模式技

术等方面的快速发展，也使我国数值预报技术与国际先进水平的差距呈加大趋

势。因而，解决高分辨率 GRAPES 全球同化与数值模式关键技术，进而发展建立

下一代 GRAPES 全球区域一体化数值预报业务系统，是保持和发展我国数值预报

业务技术自主创新能力和提高预报水平的一项重大任务。（ 2）重大科技问题：高

分辨率 GRAPES 全球模式中不同尺度地形的动力与热力作用的描述，支配全球中

期天气系统演变的关键物理过程的参数化方案；关键物理过程伴随/切线性模式

的研发，集合与变分的混合同化技术开发，“流依赖（ flow-dependent，即考虑

天气形势变化）” 背景误差协方差的估计与应用技术，复杂下垫面条件下的卫星

资料同化；模式高效并行计算技术。

主要研究任务与目标:（ 1）研究任务：高分辨率 GRAPES 全球模式动力框架

的升级，支配全球中期天气系统演变的物理过程的改进，包括平流层过程的引入；

伴随/切线性模式和基本的伴随/切线性物理过程的发展；“流依赖”背景误差协

方差矩阵构建技术，并以此为基础建立集合与变分混合同化技术；复杂下垫面条

件下 FY-3 卫星温度/湿度微波垂直探测仪底层通道资料、高光谱资料，特别是风

云系列卫星高光谱数据和 FY-3 成像仪水汽资料等同化技术；高分辨率 GRAPES

全球模式和集合与变分的混合同化方案的高效并行计算技术研发；关键技术集成

与试验。（ 2）目标：通过解决关键技术，建立 10 千米分辨率、采用集合与四维

变分混合同化技术的新一代 GRAPES 全球数值预报系统，提高对多源高密度观测

资料特别是卫星资料的同化能力和数值预报的精细化水平。6

主攻方向 2：登陆台风风雨分布监测及精细预报关键技术研究

需求分析与重大科技问题:（ 1）需求分析：我国海岸线长，受台风袭击频繁，

年均约 9 个（含热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风），

居世界首位。台风登陆时伴随的狂风、暴雨和风暴潮常给沿海及内陆造成重大经

济损失和人员伤亡，对经济社会发展的影响越来越大。登陆台风的风雨是致灾的

直接因素，准确的台风风雨预报对防灾减灾至关重要。而台风登陆前后受地形和

其他天气系统的影响，导致其结构发生变化，其风雨分布非常复杂，预报的不确

定因素增加。台风风雨分布变化复杂，目前对它的认识仅局限于定性认识，预报

业务尚缺乏客观定量监测分析预报技术及产品的指导和支撑，经验预报仍发挥主

要作用，而有效的防台风抗台风服务需要准确精细化的台风定量风雨监测预报信

息，为此必须加强相关理论和预报关键技术研究。（ 2）重大科技问题：登陆台风

风雨分布精细化监测和快速精准定位定强技术；台风风雨分布的主要影响因子及

物理机制；登陆台风与其他天气系统（含中高纬系统和季风系统）相互作用对其

风雨分布的影响及机制；地形对登陆台风强度和结构突变的影响及机制；台风变

性和陆地路径的研究；台风降雨和大风分布的精细化客观预报技术。

主要研究任务与目标:（ 1）研究任务：登陆台风风雨分布的气候学特征及主

导环流型分析研究；登陆台风风雨分布及其变化精细特征的监测技术和多源资料

快速分析、准确定位定强技术研发；登陆台风外场观测试验（边界层结构和云物

理过程）；登陆台风风雨分布的主要影响因子（如陆上干冷空气侵入、非对称的

海岸地形、海陆分布、下垫面特征、云微物理过程等）和物理模型研究；登陆台

风与其他天气系统（含中高纬系统和季风系统）相互作用对其风雨分布影响的机

理研究；登陆台风降雨的中尺度特征及其强降雨发生机理研究；登陆台风的热力

动力精细结构与风雨分布和强度的关系研究；登陆台风变性和陆地路径的研究；

登陆台风风雨发展演变机制研究；登陆台风风雨集合精细预报技术和短时临近预

报技术研究；台风模式相关物理参数化处理技术研究；登陆台风风雨预报的模式

解释应用技术。（ 2）目标：揭示登陆台风风雨分布的成因；增强台风风雨分布及

其演变的监测、定量分析和预报能力，提高风雨预警的有效性，登陆台风风雨短

期客观预报准确率较近五年平均水平提高 10%—15%。7

主攻方向 3：雷暴大风线状对流系统发生发展规律及其预报技术研

究

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